Fuusiosähköä verkkoon

Dr Francesco Romanelli

”Eurooppa pysyy kilpailussa mukana vain keskittymällä keskeisiin tavoitteisiinsa ja kehittämällä fuusiovoimalaa mahdollisimman käytännönläheisesti”, toteaa EFDA:n johtaja, tri Francesco Romanelli.

Eurooppalaista fuusioenergiatutkimusta koordinoiva EFDA (European Fusion Development Agreement) on julkaissut fuusiosähkön tuotantoon vuoteen 2050 mennessä tähtäävän tiekartan. Tiekartta, the roadmap to the realisation of fusion energy, jakaa suuren tavoitteen kahdeksaan osaan, kuvailee kunkin osa-alueen nykytilan ja avoimet kysymykset sekä ehdottaa tältä pohjalta tavoitteen saavuttamiseen tähtäävää tutkimusohjelmaa resurssitarpeineen. Tiekartan tekijät nostavat keskeisinä huomion kohteina esiin teollisuuden aktiivisemman osallistumisen fuusio-ohjelmaan ja Euroopan ulkopuolisten yhteistyömahdollisuuksien hyödyntämisen.

Fuusiotutkimuksen tavoitteena on tuoda tähtien energianlähde käyttöön Maan päällä sulauttamalla toisiinsa vetyatomien ytimiä. Energiavarat ovat käytännössä rajattomat, sillä raaka-aineita ovat yleiset deuterium ja litium. Fuusio ei tuota kasvihuonekaasuja eikä pitkäikäistä radioaktiivista jätettä. Se on myös luonnostaan turvallinen menetelmä, sillä ketjureaktio fuusiolaitoksessa on fysikaalisesti mahdoton.

Fuusioenergiaa pystytään tuottamaan jo nyt, mutta toistaiseksi reaktorit tarvitsevat enemmän syöttöenergiaa kuin tuottavat. Kansainvälinen ITER-koelaitos, joka käynnistyy vuonna 2020, on ensimmäinen nettoenergiaa (lämpönä) tuottava reaktori: 500 megawatin fuusioteho saadaan syntymään 50 megawatin syöttöteholla.

Fuusiotutkimuksessa Eurooppa on ottanut johtoaseman ja toimii ITER-hankkeen isäntänä. Fuusioon kohdistuvat odotukset ovat kuitenkin maailmanlaajuiset, ja ITER saakin rahoitusta myös kuudelta Euroopan ulkopuoliselta valtiolta. Esimerkiksi Kiina on käynnistämässä kunnianhimoisen ohjelman tuottaakseen fuusiosähköä jo paljon ennen vuotta 2050. ”Eurooppa pysyy kilpailussa mukana vain keskittymällä keskeisiin tavoitteisiinsa ja kehittämällä fuusiovoimalaa mahdollisimman käytännönläheisesti”, toteaa EFDA:n johtaja, tri Francesco Romanelli.

Fuusion tiekartta keskittyy niihin tutkimus- ja teknologia-aloihin, joita tarvitaan fuusiosähkön tuotannon toteuttamiseen, ja osoittaa että tavoite on saavutettavissa kohtuullisella taloudellisella panostuksella. Rahoituksen taso on likimain sama kuin EU:n seitsemännessä tutkimuksen puiteohjelmassa. Tällä hetkellä fuusion EU-kokonaisrahoitus on väliaikaisesti tätä tasoa korkeampi ITERin intensiivisen rakentamisen vuoksi.

Tiekartta kattaa kolme ajanjaksoa: Alkava tutkimuksen puiteohjelma Horisontti 2020, vuodet 2021-2030 sekä vuodet 2031-2050.

ITER on tiekartan keskeisin koelaite – sen odotetaan saavuttavan useimmat fuusiosähkön tuotantoon johtavat välitavoitteet. Siksi valtaosa Horisontti 2020 -puiteohjelman panostuksesta kohdistuu ITERiin ja sitä tukeviin kokeisiin. Tiekartan toisella jaksolla tutkimuksessa keskitytään hyödyntämään ITERiä täysimääräisesti ja valmistellaan DEMO-laitoksen rakentamista. DEMO tuottaa aikanaan fuusiosähköä verkkoon, ja sen rakentaminen ja käyttö muodostavat tiekartan viimeisen vaiheen.

Tiekartan kattamana aikana fuusio-ohjelma kehittyy tieteellisestä laboratoriotyöstä teollisuus- ja teknologiavetoiseksi liiketoiminnaksi. Jo ITERin rakentaminen luo 6 miljardin euron liikevaihdon yksityiselle sektorille. DEMOn suunnittelu, rakentaminen ja käyttö vaativat teollisuuden täyttä osallisuutta, jotta kaupallinen fuusiosähkö voi DEMOn onnistuneen käyttöönoton jälkeen siirtyä teollisesti tuotettavaksi.

Tietoa EFDA:sta

EFDA (European Fusion Development Agreement) on 28 Euroopan maan fuusiotutkimuslaitosten ja Euroopan Komission välinen kattosopimus. EFDA-tutkimuslaitosten tutkijat käyttävät Euroopan suurinta fuusiokoelaitetta (Joint European Torus, JET) EFDA-sopimuksen puitteissa. EFDA panostaa voimakkaasti ITER-reaktorin valmisteluun ja fuusiovoimalaitosten kehittämisessä tarvittaviin teknologioihin. EFDA myös tukee nuoria fuusiotutkijoita koulutus- ja stipendiohjelmien kautta.